RU2188248C1 - Method of manufacturing metal-matrix composite - Google Patents
Method of manufacturing metal-matrix composite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188248C1 RU2188248C1 RU2001110696A RU2001110696A RU2188248C1 RU 2188248 C1 RU2188248 C1 RU 2188248C1 RU 2001110696 A RU2001110696 A RU 2001110696A RU 2001110696 A RU2001110696 A RU 2001110696A RU 2188248 C1 RU2188248 C1 RU 2188248C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix material
- powders
- matrix
- powder
- mixture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к композиционным материалам, а именно к такому их виду как металломатричные композиты. Данный материал может применяться в различных отраслях техники, например, в машиностроении (включая автомобилестроение), электронике и электротехнике. The invention relates to composite materials, and in particular to their type as metal matrix composites. This material can be used in various fields of technology, for example, in mechanical engineering (including automotive), electronics and electrical engineering.
Известны способы изготовления металломатричных композитов, состоящих из алюминиевой матрицы и усиливающих элементов в виде порошка карбида кремния размером 23 мкм [Axel Kolsgaard, Stig Brusethaug Settling of SiC particles in an AISi7Mg melt. Materials Science and Engineering, A173 (1993) 213-219]. Однако такой способ не позволяет получить материал с высокой равномерностью свойств, так как при расплавлении крупные порошинки быстро оседают. Known methods for the manufacture of metal matrix composites consisting of an aluminum matrix and reinforcing elements in the form of a silicon carbide powder of 23 microns in size [Axel Kolsgaard, Stig Brusethaug Settling of SiC particles in an AISi7Mg melt. Materials Science and Engineering, A173 (1993) 213-219]. However, this method does not allow to obtain a material with high uniformity of properties, since when melted, large powders quickly settle.
В качестве ближайшего аналога для заявленного способа предлагается способ изготовления металломатричного композита (RU 2158779 С1, кл. С 22 С 1/10, 10.11.2000), включающий подготовку усиливающих элементов в виде порошка, подготовку материала матрицы в виде порошка, смешивание и перемешивание порошков и последующую термообработку полученной смеси. Равномерность свойств по сечению детали из такого материала значительно выше. Прочностные характеристики и износостойкость такого материала значительно выше, чем у алюминиевого неармированного сплава. Однако такой способ не позволяет получить максимально возможные прочностные показатели из-за того, что сцепление (адгезия) материала матрицы и усиливающих частиц при таком способе не достигает максимально возможного уровня. As the closest analogue to the claimed method, a method for manufacturing a metal matrix composite (RU 2158779 C1, class C 22 C 1/10, 10.11.2000) is proposed, including preparing reinforcing elements in the form of a powder, preparing a matrix material in the form of a powder, mixing and mixing the powders and subsequent heat treatment of the resulting mixture. The uniformity of properties over the cross section of a part made of such a material is much higher. The strength characteristics and wear resistance of such a material are significantly higher than that of an unreinforced aluminum alloy. However, this method does not allow to obtain the maximum possible strength indicators due to the fact that the adhesion (adhesion) of the matrix material and the reinforcing particles with this method does not reach the maximum possible level.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и достижение технического результата, заключающегося в повышении прочностных характеристик и износостойкости металломатричного композита за счет увеличения сил сцепления (адгезии) между материалом матрицы и услиливающими частицами. The objective of the invention is to remedy these disadvantages and achieve a technical result, which consists in increasing the strength characteristics and wear resistance of a metal matrix composite by increasing the adhesion forces between the matrix material and the reinforcing particles.
Указанный технический результат достигается тем, что способе изготовления металломатричного композита, включающем подготовку усиливающих элементов в виде порошка, подготовку материала матрицы в виде порошка, смешивание и перемешивание порошков и последующую термообработку полученной смеси, отличающемся тем, что в качестве материала матрицы используют нанопорошок размером 1-150 нм в количестве 1-100 мас.%. от массы материала матрицы. В способе изготовления металломатричного композита возможно согласно изобретению смешивание порошков осуществлять в процессе получения нанопорошка матрицы. The specified technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing a metal matrix composite, including the preparation of reinforcing elements in the form of a powder, preparation of the matrix material in the form of a powder, mixing and mixing of powders and subsequent heat treatment of the resulting mixture, characterized in that nanopowder size 1- is used as the matrix material 150 nm in an amount of 1-100 wt.%. by weight of the matrix material. In a method for manufacturing a metal matrix composite, it is possible according to the invention to mix the powders in the process of producing a matrix nanopowder.
В способе изготовления металломатричного композита возможно согласно изобретению смешивание порошков осуществлять в консерванте, а после перемешивания удалять консервант вакуумированием. In the method of manufacturing a metal matrix composite, it is possible according to the invention to mix the powders in a preservative, and after stirring to remove the preservative by vacuum.
В способе изготовления металломатричного композита возможно согласно изобретению после получения смеси порошков осуществлять обработку давлением полученной смеси магнитно-импульсным прессованием. In the method of manufacturing a metal matrix composite, it is possible according to the invention, after receiving a mixture of powders, to carry out pressure treatment of the resulting mixture by magnetic pulse pressing.
В способе изготовления металломатричного композита возможно согласно изобретению после получения смеси порошков осуществлять обработку давлением полученной смеси взрывным методом. In the method of manufacturing a metal matrix composite, it is possible according to the invention, after receiving a mixture of powders, to carry out pressure treatment of the resulting mixture by an explosive method.
В способе изготовления металломатричного композита возможно согласно изобретению после магнитно-импульсного прессования осуществлять обработку взрывом, при этом давление при обработке взрывом превышает давление при магнитно-импульсном прессовании в 1,1-20 раз, а скорость увеличения нагрузки - в 1,1-10 раз. In the method of manufacturing a metal matrix composite, it is possible according to the invention to carry out an explosion treatment after magnetic pulse pressing, while the pressure during explosion processing exceeds the pressure during magnetic pulse pressing by 1.1-20 times, and the load increase rate is 1.1-10 times .
В способе изготовления металломатричного композита возможно согласно изобретению после получения смеси порошков ее нагревать до расплавления материала матрицы, а затем полученную суспензию, состоящую из твердых усиливающих частиц и расплавленного материала матрицы, перемешивать и охлаждать. In the method of manufacturing a metal matrix composite, it is possible according to the invention, after receiving a mixture of powders, to heat it until the matrix material melts, and then to mix and cool the resulting suspension, consisting of solid reinforcing particles and molten matrix material.
В способе изготовления металломатричного композита возможно согласно изобретению при перемешивании суспензии, состоящей из твердых усиливающих частиц и расплавленного материала матрицы, в нее добавлять материал матрицы. In a method for manufacturing a metal matrix composite, it is possible according to the invention to add a matrix material to it while stirring a suspension of solid reinforcing particles and molten matrix material.
Способ изготовления металломатричного композита осуществляют следующим образом. Вначале осуществляют подготовку усиливающих элементов в виде порошка и подготовку материала матрицы в виде порошка. Эта операция включает контроль качества исходного материала, дозировку порошка, в некоторых случаях предварительную обработку порошков различными методами, транспортировку порошков к смесителям и т.п. Согласно способу для материала матрицы применяют нанопорошок размером 1-150 нм в количестве 1-100 мас.% от массы матрицы. После подготовки порошков осуществляют смешивание и перемешивание порошков до получения однородной смеси. Полученную смесь подвергают термообработке (нагреву по определенным режимам). A method of manufacturing a metal matrix composite is as follows. First, the preparation of the reinforcing elements in the form of a powder and the preparation of the matrix material in the form of a powder are carried out. This operation includes quality control of the starting material, dosage of the powder, in some cases, preliminary processing of the powders by various methods, transportation of powders to mixers, etc. According to the method, a nanopowder with a size of 1-150 nm in an amount of 1-100 wt.% By weight of the matrix is used for the matrix material. After the preparation of the powders, the powders are mixed and mixed until a homogeneous mixture is obtained. The resulting mixture is subjected to heat treatment (heating according to certain conditions).
Это был описан способ изготовления металломатричного композита в базовом варианте. В способе возможны некоторые дополнительные операции. В способе возможно смешивание порошков осуществлять в процессе получения нанопорошка (например, при получении нанопорошка плазменным методом). This has been described a method of manufacturing a metal matrix composite in the basic version. In the method, some additional operations are possible. In the method, it is possible to mix the powders in the process of obtaining the nanopowder (for example, upon receipt of the nanopowder by the plasma method).
В способе возможно также смешивание порошков осуществлять в консерванте, а после перемешивания удалять консервант вакуумированием. In the method, it is also possible to mix the powders in a preservative, and after mixing, remove the preservative by vacuum.
В способе возможно после получения смеси порошков осуществлять обработку давлением полученной смеси магнитно-импульсным прессованием. In the method, it is possible after receiving a mixture of powders to carry out pressure treatment of the resulting mixture by magnetic pulse pressing.
В способе возможно после получения смеси порошков осуществлять обработку давлением полученной смеси взрывным методом. In the method, it is possible after receiving a mixture of powders to carry out pressure treatment of the resulting mixture by an explosive method.
В варианте способа изготовления металломатричного композита, включающем магнитно-импульсное прессование смеси порошков, возможно осуществлять обработку взрывом, при этом применяют давление при обработке взрывом, превышающее давление при магнитно-импульсном прессовании, в 1,1-20 раз, а скорость увеличения нагрузки - в 1,1-10 раз. In a variant of the method of manufacturing a metal matrix composite, including magnetic pulse pressing of a mixture of powders, it is possible to carry out an explosion treatment, using a pressure during explosion processing that is 1.1 to 20 times higher than the pressure during magnetic pulse pressing, and the load increase rate is 1.1-10 times.
В способе возможно после получения смеси порошков нагревать смесь до расплавления материала матрицы, а затем полученную суспензию, состоящую из твердых усиливающих частиц и расплавленного материала матрицы, перемешивать и охлаждать. In the method, it is possible, after obtaining a mixture of powders, to heat the mixture until the matrix material is melted, and then the resulting suspension, consisting of solid reinforcing particles and molten matrix material, to mix and cool.
В способе, включающем нагревание смеси до расплавления материала матрицы, возможно при перемешивании суспензии, состоящей из твердых усиливающих частиц и расплавленного материала матрицы, в нее добавлять материал матрицы. In a method involving heating the mixture until the matrix material melts, it is possible to add the matrix material to it while stirring a suspension of solid reinforcing particles and molten matrix material.
Способ изготовления металломатричного композита включает применение для материала матрицы нанопорошка размером 1-150 нм в количестве 1-100 мас.% от массы матрицы. Материал матрицы в виде нанопорошка применяют для увеличения сил сцепления (адгезии) между материалом матрицы и усиливающими элементами, что достигается благодаря высокой активности материала в наносостоянии. Получение порошка размером менее 1 нм связано с большими трудностями и его применение для этого способа является экономически нецелесообразным. При размерах порошка более 150 нм актиность его снижается и эффект увеличения сил сцепления между материалом матрицы и усиливающими элементами не наблюдается. Нанопорошок может составлять 1-100 мас.% от всего материала матрицы. В случае когда все 100% материала матрицы состоят из нанопорошка достигается максимально возможный эффект от применения нанопорошков. Однако нанопорошки имеют высокую стоимость, поэтому целесообразно при возможности снижение количества его применения. Исследования показали, что даже применение нанопорошков в количествах менее 100 мас.% от массы матрицы приводит к положительным результатам. Нанопорошок частично покрывает усиливающие частицы, добавление материала матрицы в обычном расплавленном состоянии приводит к тому, что смачивание усиливающих частиц осуществляется легче и начинается с мест контакта нанопорошинок с усиливающими частицами. Исследования показали, что минимальное количество, при котором нанопорошок оказывает положительное влияние на процессы смачивания, является 1% от количества материала матрицы. A method of manufacturing a metal matrix composite includes the use of a nanopowder of 1-150 nm in size in an amount of 1-100 wt.% Of the matrix weight for the matrix material. The matrix material in the form of a nanopowder is used to increase the adhesion forces (adhesion) between the matrix material and the reinforcing elements, which is achieved due to the high activity of the material in the nanostate. Obtaining a powder with a size of less than 1 nm is associated with great difficulties and its application for this method is not economically feasible. When the powder size is more than 150 nm, its activity decreases and the effect of increasing the adhesion forces between the matrix material and the reinforcing elements is not observed. Nanopowder can be 1-100 wt.% Of the total matrix material. In the case when all 100% of the matrix material consists of nanopowders, the maximum possible effect from the use of nanopowders is achieved. However, nanopowders have a high cost, so it is advisable, if possible, to reduce the amount of its use. Studies have shown that even the use of nanopowders in amounts of less than 100 wt.% By weight of the matrix leads to positive results. The nanopowder partially covers the reinforcing particles, the addition of matrix material in the usual molten state leads to the fact that the wetting of the reinforcing particles is easier and starts from the contact points of the nanopowders with the reinforcing particles. Studies have shown that the minimum amount at which a nanopowder has a positive effect on wetting processes is 1% of the amount of matrix material.
В способе возможно смешивание порошков осуществлять в процессе получения нанопорошка из материала матрицы. Данную операцию проводят в тех случаях, когда активность нанопорошков снижается в результате хранения, что может происходить в результате укрупнения порошков или реагирования порошков с другими веществами. Смешивание порошков в процессе получения нанопорошков позволяет использовать нанопорошки в том состоянии, в котором они обладают наибольшей активностью. In the method, it is possible to mix the powders in the process of obtaining nanopowder from the matrix material. This operation is carried out in cases where the activity of nanopowders decreases as a result of storage, which may occur as a result of enlargement of the powders or the reaction of the powders with other substances. Mixing powders in the process of obtaining nanopowders allows the use of nanopowders in the state in which they have the highest activity.
В способе возможно смешивание порошков осуществлять в консерванте, а после перемешивания удалять консервант вакуумированием. Применение этой операции позволит, с одной стороны, предотвратить снижение активности порошков и, с другой стороны, позволит повысить равномерность перемешивания порошков. In the method, it is possible to mix the powders in a preservative, and after mixing, remove the preservative by vacuum. The application of this operation will allow, on the one hand, to prevent a decrease in the activity of powders and, on the other hand, will increase the uniformity of mixing of powders.
В способе возможно после получения смеси порошков осуществлять обработку давлением полученную смесь магнитно-импульсным прессованием. Применение этой операции позволит получить компактный материал с высокой плотностью. Следует заметить, что комбинация приемов "применение магнитно-импульсного прессования" и "применение наноматериалов" позволяет добиться повышенных результатов в области сцепления матрицы с усиливающими частицами, чем простое арифметическое сложение положительного эффекта от применения каждого приема. Следует заметить также, что возможно проводить несколько циклов обработки материала магнитно-импульсным прессованием, так как исследования показали, что несколько циклов (2-3 цикла) обработки улучшают свойства материалов, а дальнейшее увеличение циклов обработки не приводит к дальнейшему увеличению качества материала, а в некоторых случаях даже может приводить к ухудшению свойств. In the method, it is possible after receiving a mixture of powders to carry out pressure treatment of the resulting mixture by magnetic pulse pressing. The application of this operation will allow to obtain a compact material with a high density. It should be noted that the combination of the techniques of "applying magnetic pulse pressing" and "the use of nanomaterials" allows to achieve higher results in the field of adhesion of the matrix with reinforcing particles than simple arithmetic addition of the positive effect from the use of each technique. It should also be noted that it is possible to carry out several cycles of material processing by magnetic pulse pressing, since studies have shown that several cycles (2-3 cycles) of processing improve the properties of materials, and a further increase in processing cycles does not lead to a further increase in the quality of the material, and in some cases, it can even lead to deterioration of properties.
В способе возможно после получения смеси порошков осуществлять обработку давлением полученной смеси взрывным методом. Обработка взрывом позволяет получать компактный материал с высокой плотностью. Комбинация приемов "применение обработки взрывным методом" и "применение наноматериалов" позволяет добиться повышенного сцепления матрицы с усиливающими частицами по сравнению с простым арифметическим результатом сложения положительного эффекта от применения каждого приема. Следует заметить также, что возможно проводить несколько циклов обработки материала взрывным способом, так как исследования показали, что несколько циклов (2-3 цикла) обработки улучшают свойства материалов, а дальнейшее увеличение циклов обработки не приводит к дальнейшему увеличению качества материала, а в некоторых случаях даже может приводить к ухудшению свойств. In the method, it is possible after receiving a mixture of powders to carry out pressure treatment of the resulting mixture by an explosive method. Explosion treatment allows to obtain a compact material with a high density. The combination of the methods “application of processing by the explosive method” and “application of nanomaterials” makes it possible to achieve increased adhesion of the matrix to reinforcing particles as compared to the simple arithmetic result of adding up the positive effect of using each method. It should also be noted that it is possible to carry out several cycles of processing the material in an explosive way, since studies have shown that several cycles (2-3 cycles) of processing improve the properties of materials, and a further increase in processing cycles does not lead to a further increase in the quality of the material, and in some cases may even lead to deterioration of properties.
В способе возможно после магнитно-импульсного прессования осуществлять обработку взрывом, при этом давление при обработке взрывом превышает давление при магнитно-импульсном прессовании в 1,1-20 раз, а скорость увеличения нагрузки - в 1,1-10 раз. Исследования показали, что возможно проводить несколько циклов обработки материала динамическим нагружением (магнитно-импульсным прессованием или обработкой взрывом). При этом для достижения значительных положительных результатов при втором цикле нагружения требуется увеличение нагрузки, поэтому первым циклом выбран метод магнитно-импульсного прессования, а вторым - обработка взрывом. Так как при первом цикле обработки (то есть при магнитно-импульсном прессовании) материал уже подвергся значительному давлению, то улучшение свойств после второго цикла обработки (то есть после обработки взрывом) наступает только при увеличении давления по сравнению с давлением при магнитно-импульсном прессовании как минимум в 1,1 раз; увеличение давления при втором цикле деформации более, чем в 20 раз приводит к значительному удорожанию процесса обработки, но не приводит к дальнейшему улучшению свойств. Для достижения положительного результата (аналогично) скорость увеличения нагрузки при обработке взрывом должна превышать скорость увеличения нагрузки при магнитно-импульсном прессовании как минимум в 1,1 раз; превышение скорости увеличения нагрузки при обработке взрывом по сравнению с магнитно-импульсным прессованием более, чем в 10 раз не приводит к дальнейшему улучшению свойств. In the method, it is possible to carry out explosion processing after magnetic pulse pressing, while the pressure during explosion processing exceeds the pressure during magnetic pulse pressing by 1.1-20 times, and the load increase rate is 1.1-10 times. Studies have shown that it is possible to carry out several cycles of material processing by dynamic loading (magnetic pulse pressing or explosion processing). At the same time, to achieve significant positive results during the second loading cycle, an increase in the load is required, therefore, the method of magnetic-pulse pressing is selected as the first cycle, and explosion treatment is the second. Since the material has already undergone significant pressure during the first processing cycle (i.e., during magnetic pulse pressing), the improvement of properties after the second processing cycle (i.e., after explosion treatment) occurs only with an increase in pressure compared to the pressure during magnetic pulse pressing as at least 1.1 times; the increase in pressure during the second cycle of deformation by more than 20 times leads to a significant increase in the cost of the processing process, but does not lead to further improvement of properties. To achieve a positive result (similarly), the rate of increase in load during explosion processing should exceed the rate of increase in load during magnetic pulse pressing by at least 1.1 times; exceeding the rate of increase in load during blasting compared to magnetic pulse pressing by more than 10 times does not lead to further improvement of properties.
В способе возможно после получения смеси порошков нагревать ее до расплавления материала матрицы, а затем полученную суспензию, состоящую из твердых усиливающих частиц и расплавленного материала матрицы, перемешивать и охлаждать. Данная операция позволит получить увеличение сцепления между усиливающими элементами и материалом матрицы за счет растекания материала матрицы по поверхности частиц усиливающих элементов. Как показали исследования, активность материала матрицы в наносостоянии чрезвычайно высока, что позволяет добиться высокого уровня смачиваемости, то есть высокого уровня сцепления между компонентами композиционного материала. In the method, it is possible, after obtaining a mixture of powders, to heat it until the matrix material is melted, and then the resulting suspension, consisting of solid reinforcing particles and molten matrix material, to mix and cool. This operation will allow you to get an increase in adhesion between the reinforcing elements and the matrix material due to the spreading of the matrix material on the surface of the particles of the reinforcing elements. As studies have shown, the activity of the matrix material in the nanostate is extremely high, which allows to achieve a high level of wettability, that is, a high level of adhesion between the components of the composite material.
В способе возможно при перемешивании суспензии, состоящей из твердых усиливающих частиц и расплавленного материала матрицы, в нее добавлять материал матрицы. Эта операция позволит экономить наноматериал. Как показали исследования, для достижения полного смачивания усиливающих частиц материалом матрицы в наносостоянии достаточно 40-45 вес.% материала матрицы, то есть усиливающих частиц может быть 55-60%. Однако в большинстве случаев применяются материалы с меньшим содержанием усиливающих частиц (наиболее распространенным является содержание 20%), поэтому указанная операция позволит получить композиционный материал с нужной концентрацией при высокой степени сцепления между компонентами композиционного материала. In the method, it is possible, while stirring a suspension consisting of solid reinforcing particles and molten matrix material, to add matrix material to it. This operation will save nanomaterial. As studies have shown, to achieve complete wetting of the reinforcing particles by the matrix material in the nanostate, enough 40-45 wt.% Of the matrix material, that is, the reinforcing particles can be 55-60%. However, in most cases, materials with a lower content of reinforcing particles are used (the most common is the content of 20%), therefore, this operation will allow to obtain a composite material with the desired concentration with a high degree of adhesion between the components of the composite material.
Пример 1
Металломатричный композит был изготовлен методами порошковой металлургии с применением нанотехнологий. Усиливающими элементами служили частицы карбида кремния со средним размером 10 мкм, процентное содержание которых составляло 50 мас.%. Матрица была выполнена из технически чистого алюминия. Для получения матрицы применили нанопорошок алюминия размером 150 нм, полученный методом взрыва проволоки. Из нанопорошка алюминия были выполнены все 100% матрицы (то есть 50 мас.% от всего металломатричного композита). Нанопорошок алюминия был законсервирован в консерванте. В консерванте было осуществлено перемешивание порошка матрицы и порошка усиливающих элементов. Далее смесь была вакуумирована и скомпактирована прессованием. В результате был получен металломатричный композит высокого качества.Example 1
The metal matrix composite was manufactured by powder metallurgy using nanotechnology. The reinforcing elements were particles of silicon carbide with an average size of 10 μm, the percentage of which was 50 wt.%. The matrix was made of technically pure aluminum. To obtain the matrix, aluminum nanopowder 150 nm in size obtained by the method of wire explosion was used. All 100% of the matrix (i.e., 50% by weight of the total metal matrix composite) was made from aluminum nanopowder. Aluminum nanopowder was preserved in a preservative. In the preservative, mixing of the matrix powder and the powder of reinforcing elements was carried out. The mixture was then evacuated and compacted by compression. The result was a high quality metal matrix composite.
Пример 2
Металломатричный композит был изготовлен методами порошковой металлургии с применением нанотехнологий. Усиливающими элементами служили частицы карбида кремния со средним размером 10 мкм, процентное содержание которых составляло 20 мас.%. Матрица была выполнена из алюминиевого сплава с содержанием 7% кремния и 1% магния с применением нанотехнологий следующим образом. Нанопорошок размером 1 нм получали при помощи лазера (перевод сплава при обработке лазером в парогазовое состояние и последующая конденсация паров с образованием нанопорошка). В камере образования и сбора нанопорошка располагали порошок карбида кремния при постоянном его перемешивании. Таким образом было получено 1% нанопорошка от всей массы матрицы. Далее полученную смесь поместили в консервант, провели дальнейшее смешивание с порошком сплава матрицы (размер порошка варьировался в пределах 5-10 микрометров). Далее осуществили компактирование по обычной технологии. В результате был получен металломатричный композит высокого качества.Example 2
The metal matrix composite was manufactured by powder metallurgy using nanotechnology. The reinforcing elements were particles of silicon carbide with an average size of 10 μm, the percentage of which was 20 wt.%. The matrix was made of aluminum alloy with a content of 7% silicon and 1% magnesium using nanotechnology as follows. A nanopowder with a size of 1 nm was obtained using a laser (transfer of the alloy during laser treatment into a vapor-gas state and subsequent condensation of vapors to form a nanopowder). Silicon carbide powder was placed in the chamber of formation and collection of nanopowder with constant stirring. Thus, 1% nanopowder of the total matrix mass was obtained. Next, the resulting mixture was placed in a preservative, further mixing was carried out with the matrix alloy powder (the powder size ranged from 5-10 micrometers). Next, compacting was carried out using conventional technology. The result was a high quality metal matrix composite.
Пример 3
Металломатричный композит был изготовлен методами порошковой металлургии с применением нанотехнологий. Усиливающими элементами служили частицы карбида кремния со средним размером 1 мкм, процентное содержание которых составляло 20 мас. %. Матрица была выполнена из технически чистого алюминия. Для получения матрицы применили нанопорошок алюминия размером 150 нм, полученный методом взрыва проволоки. Из нанопорошка алюминия были выполнены все 100% матрицы (то есть 80 мас.% от всего металломатричного композита). Нанопорошок алюминия был законсервирован в консерванте. В консерванте было осуществлено перемешивание порошка матрицы и порошка усиливающих элементов. Далее смесь была вакуумирована и обработана магнитно-импульсным прессованием. В результате был получен металломатричный композит высокого качества.Example 3
The metal matrix composite was manufactured by powder metallurgy using nanotechnology. The reinforcing elements were silicon carbide particles with an average size of 1 μm, the percentage of which was 20 wt. % The matrix was made of technically pure aluminum. To obtain the matrix, aluminum nanopowder 150 nm in size obtained by the method of wire explosion was used. All 100% of the matrix (i.e., 80% by weight of the total metal matrix composite) was made from aluminum nanopowder. Aluminum nanopowder was preserved in a preservative. In the preservative, mixing of the matrix powder and the powder of reinforcing elements was carried out. Next, the mixture was evacuated and processed by magnetic pulse pressing. The result was a high quality metal matrix composite.
Пример 4
Металломатричный композит был изготовлен методами порошковой металлургии с применением нанотехнологий. Усиливающими элементами служили частицы карбида кремния со средним размером 5 мкм, процентное содержание которых составляло 50 мас.%. Матрица была выполнена из технически чистого алюминия. Для получения матрицы применили нанопорошок алюминия размером 100 нм, полученный методом взрыва проволоки. Из нанопорошка алюминия были выполнены все 100% матрицы (то есть 50 мас.% от всего металломатричного композита). Нанопорошок алюминия был законсервирован в консерванте. В консерванте было осуществлено перемешивание порошка матрицы и порошка усиливающих элементов. Далее смесь была помещена в специальную технологическую форму, вакуумирована и обработана взрывом. В результате был получен металломатричный композит высокого качества.Example 4
The metal matrix composite was manufactured by powder metallurgy using nanotechnology. The reinforcing elements were silicon carbide particles with an average size of 5 μm, the percentage of which was 50 wt.%. The matrix was made of technically pure aluminum. To obtain the matrix, a nanopowder of aluminum with a size of 100 nm was used, obtained by the method of wire explosion. All 100% of the matrix (i.e., 50% by weight of the total metal matrix composite) was made from aluminum nanopowder. Aluminum nanopowder was preserved in a preservative. In the preservative, mixing of the matrix powder and the powder of reinforcing elements was carried out. Next, the mixture was placed in a special technological form, evacuated and processed by an explosion. The result was a high quality metal matrix composite.
Пример 5
Металломатричный композит был изготовлен методами порошковой металлургии с применением нанотехнологий. Усиливающими элементами служили частицы карбида кремния со средним размером 10 мкм, процентное содержание которых составляло 20 мас. %. Матрица была выполнена из технически чистого алюминия. Для получения матрицы применили нанопорошок алюминия размером 100 нм, полученный методом взрыва проволоки. Из нанопорошка алюминия были выполнены все 100% матрицы (то есть 80 мас.% от всего металломатричного композита). Нанопорошок алюминия был законсервирован в консерванте. В консерванте было осуществлено перемешивание порошка матрицы и порошка усиливающих элементов. Далее смесь была вакуумирована и скомпактирована магнитно-импульсным прессованием при давлении 0,5 ГПа. После этого материал был подвергнут обработке взрывом при давлении 10 ГПа, что превышает давление при магнитно-импульсном прессовании в 20 раз. В результате был получен металломатричный композит высокого качества.Example 5
The metal matrix composite was manufactured by powder metallurgy using nanotechnology. The reinforcing elements were silicon carbide particles with an average size of 10 μm, the percentage of which was 20 wt. % The matrix was made of technically pure aluminum. To obtain the matrix, a nanopowder of aluminum with a size of 100 nm was used, obtained by the method of wire explosion. All 100% of the matrix (i.e., 80% by weight of the total metal matrix composite) was made from aluminum nanopowder. Aluminum nanopowder was preserved in a preservative. In the preservative, mixing of the matrix powder and the powder of reinforcing elements was carried out. Next, the mixture was evacuated and compacted by magnetic pulse pressing at a pressure of 0.5 GPa. After that, the material was subjected to explosion processing at a pressure of 10 GPa, which exceeds the pressure during magnetic pulse pressing by 20 times. The result was a high quality metal matrix composite.
Пример 6
Металломатричный композит был изготовлен методами порошковой металлургии с применением нанотехнологий. Усиливающими элементами служили частицы карбида кремния со средним размером 15 мкм, процентное содержание которых составляло 20 мас.%. Матрица была выполнена из алюминиевого сплава с содержанием 7% кремния и 1% магния. Для получения матрицы применили нанопорошок алюминия размером 100 нм, полученный методом плазменного распыления. Из нанопорошка алюминиевого сплава было выполнено 25% матрицы (то есть 20 мас.% от всего металломатричного композита). Нанопорошок алюминия был законсервирован в консерванте. В консерванте было осуществлено перемешивание порошка матрицы и порошка усиливающих элементов. Далее смесь была вакуумирована и нагрета до расплавления матрицы. После этого в расплав добавили оставшиеся 75% материала матрицы в расплавленном состоянии. После тщательного перемешивания расплав охладили. В результате был получен металломатричный композит высокого качества.Example 6
The metal matrix composite was manufactured by powder metallurgy using nanotechnology. The reinforcing elements were silicon carbide particles with an average size of 15 μm, the percentage of which was 20 wt.%. The matrix was made of aluminum alloy with a content of 7% silicon and 1% magnesium. To obtain the matrix, an aluminum nanopowder of 100 nm size was used, obtained by plasma spraying. 25% of the matrix (i.e., 20 wt.% Of the total metal matrix composite) was made from aluminum alloy nanopowder. Aluminum nanopowder was preserved in a preservative. In the preservative, mixing of the matrix powder and the powder of reinforcing elements was carried out. The mixture was then evacuated and heated until the matrix melted. After that, the remaining 75% of the matrix material in the molten state was added to the melt. After thorough mixing, the melt was cooled. The result was a high quality metal matrix composite.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001110696A RU2188248C1 (en) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | Method of manufacturing metal-matrix composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001110696A RU2188248C1 (en) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | Method of manufacturing metal-matrix composite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2188248C1 true RU2188248C1 (en) | 2002-08-27 |
Family
ID=20248693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001110696A RU2188248C1 (en) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | Method of manufacturing metal-matrix composite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2188248C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2327638C1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ | Method of producing silicon carbide nano powder |
| RU2485196C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-06-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for obtaining products from composite materials with nano-sized strengthening particles |
| RU2616315C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-04-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of producing aluminium matrix composite material |
| RU2639719C1 (en) * | 2016-11-29 | 2017-12-22 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Composite cathode material production technique |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5246057A (en) * | 1992-02-21 | 1993-09-21 | Alcan International Ltd. | Cast composite materials having an al-mg matrix alloy |
| US5394928A (en) * | 1990-08-16 | 1995-03-07 | Alcan International Ltd. | Cast composite material with high-silicon aluminum matrix alloy and its applications |
| RU2158779C1 (en) * | 1999-03-15 | 2000-11-10 | Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии" | Method of production of metal-matrix composite |
| RU2167951C2 (en) * | 1999-02-16 | 2001-05-27 | Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) | Method of producing cast metal-matrix composite |
-
2001
- 2001-04-23 RU RU2001110696A patent/RU2188248C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5394928A (en) * | 1990-08-16 | 1995-03-07 | Alcan International Ltd. | Cast composite material with high-silicon aluminum matrix alloy and its applications |
| US5246057A (en) * | 1992-02-21 | 1993-09-21 | Alcan International Ltd. | Cast composite materials having an al-mg matrix alloy |
| RU2167951C2 (en) * | 1999-02-16 | 2001-05-27 | Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) | Method of producing cast metal-matrix composite |
| RU2158779C1 (en) * | 1999-03-15 | 2000-11-10 | Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии" | Method of production of metal-matrix composite |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2327638C1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ | Method of producing silicon carbide nano powder |
| RU2485196C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-06-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for obtaining products from composite materials with nano-sized strengthening particles |
| RU2616315C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-04-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of producing aluminium matrix composite material |
| RU2639719C1 (en) * | 2016-11-29 | 2017-12-22 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Composite cathode material production technique |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sweet et al. | Consolidation of aluminum-based metal matrix composites via spark plasma sintering | |
| JP3137923B2 (en) | Method of manufacturing an improved copper / tungsten composite | |
| US4565744A (en) | Wettable coating for reinforcement particles of metal matrix composite | |
| DE69907346T2 (en) | Composite material based on silicon carbide and manufacturing process therefor | |
| JPH0530890B2 (en) | ||
| EP0529993B1 (en) | Production of Aluminum matrix composite powder | |
| Prasad et al. | Composite strengthening in 6061 and Al-4 Mg alloys | |
| US5536686A (en) | Phosphate binders for metal-matrix composites | |
| RU2188248C1 (en) | Method of manufacturing metal-matrix composite | |
| US20190118255A1 (en) | Aluminum Alloy Powder Metal With Transition Elements | |
| KR20100092055A (en) | Magnesium-based composite material having ti particles dispersed therein, and method for production thereof | |
| RU2356968C1 (en) | Method of receiving of cast high-reinforced alumo-matrix composite material | |
| JPH11170027A (en) | Ingot for metal-ceramic composite and production thereof | |
| ZLITINAH et al. | Some new directions in aluminum-based PM materials for automotive applications | |
| Trung et al. | Effect of ultrasonic-assisted compaction on density and hardness of cu-cnt nanocomposites sintered by capsule-free hot isostatic pressing | |
| Hong et al. | The effects of processing parameters on mechanical properties of SiCw/2124Al composites | |
| JPH075927B2 (en) | Debindering method for aluminum matrix composite material | |
| JP3457155B2 (en) | Al-based composite material and method for producing the same | |
| JPH079005B2 (en) | A (1) Method of molding base composite material | |
| JPH0635629B2 (en) | Method for producing aluminum borate whisker reinforced metal matrix composite material | |
| JPH0322458B2 (en) | ||
| JPH10195560A (en) | Method for producing high heat-resistant aluminum alloy and method for producing compressed particle body | |
| Okada et al. | Application of the Graining Process for the Fabrication of Chopped Carbon Fiber-Aluminium Composite | |
| RU2167951C2 (en) | Method of producing cast metal-matrix composite | |
| JPH0635627B2 (en) | Method for producing aluminum borate whisker reinforced metal matrix composite material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080424 |